2.5. Выбор редуктора

При выборе типа главной передачи [5] для транспортных речных судов с реверсивными главными двигателями, частота вращения коленчатого вала которых не превышает 300÷350 мин^-1 предпочтение отдается прямой передаче. При частоте вращения коленчатого вала больше указанных значений используется редукторная передача. В случае нереверсивных главных двигателей применяется главная передача с реверсивной муфтой или реверс-редуктором. Для ледоколов, паромов и крупных пассажирских судов предпочтение отдается электрической передаче. Гидропередача обычно в составе с зубчатой применяется на буксирах и толкачах.

При выборе типа редуктора опредеяющими параметрами являются максимально-допустимые крутящий момент и частота вращения входного вала редуктора, выше которых редуктор работать не должен. При выборе типа редуктора необходимо стремиться к тому, чтобы частота вращения выходного вала редуктора была возможно близкой к частоте вращения валопровода судна-прототипа. Крутящий момент на выходном фланце двигателя в Н·м определяется по формуле:

где Р_е подставляется в Вт, а n – в об/мин. Если редуктор встроен в корпус двигателя и поставляется заводом изготовителем (дизель-редукторный агрегат – ДРА), то необходимости в выборе редуктора нет.

Из монографии [5] или из приложения 8 выбирается тип редуктора, выписываются: марка, передаточное отношение, габариты, масса. Определяется частота вращения выходного вала редуктора, с которой будет вращаться вся линия валопровода, включая винт.

n_в= n·i – частота вращения на выходном фланце редуктора, об/мин;

n – частота вращения главного двигателя, об/мин;

i – передаточное отношение редуктора (отношение частоты вращения ведомого вала к частоте вращения вала ведущего).

2.6. Определение параметров согласованного гребного винта [12]

При изменении скорости движения судна (увеличение или уменьшение мощности главного двигателя) необходимо новую мощность согласовать с работой гребного винта, т.е. определить основные его элементы. Согласование работы двигателя и гребного винта рекомендуется производить на номинальной частоте вращения при мощности, составляющей 85% от номинального значения, т.е. расчет производить при меньшем сопротивлении корпуса судна.

Приближенно элементы гребного винта определяются по уравнению:

где ΔН – изменение шага винта, м;

ΔD_в и D_в –изменение диаметра винта, диаметр винта, м;

Δn и n – частота вращения гребного винта, об/сек; изменение частоты вращения гребного винта;

Δn=n₀–n₁ , где n₀ – частота вращения гребного винта до модернизации в об/с,

n₁ – частота вращения гребного винта после модернизации в об/с;

С₁; С₂; С₃; С₄ – коэффициенты;

С₁=φ₁(Н/D_в; λ_е)

С₂= –5К₂·φ₁(Н/D_в; λ_е)+ Н/D_в

С₃=3К₂·φ₁(Н/D_в; λ_е)+λ_е·φ₂(Н/D_в; λ_е)

С₄=ΔV_е·φ₂(Н/D_в; λ_е)/(n·D_в)

ΔV_е - изменение скорости судна

ΔV_е=V_т -V, км/ч

V_т – скорость судна после модернизации, км/ч;

V – скорость судна до модернизации, км/ч. Если изменение скорости судна заложено в исходных данных курсового проекта, то значение V_т берется из задания. Если в исходных данных курсового проекта говорится о модернизации энергетической установки с целью повышения энергетической эффективности, то V_т определяется по формуле адмиралтейского коэффициента С_а :

С_а=Q^2/3·V_т³/ Р_у,

где Q – водоизмещение судна в м³, Р_у – мощность главных двигателей в кВт;

ΔК_р – изменение коэффициента момента ;

ΔР_гв – изменение мощности на гребном валу, кВт;

ΔР_гв = P_{гв 1} – Р_{гв 0}

Р_гв0 – мощность передаваемая гребному винту до модернизации, кВт;

Р_гв1 – мощность передаваемая гребному винту после модернизации, кВт;

Р_гв0 = Р_{ен 0} ·η_в·η_п ; Р_{гв 1} = Р_{ен 1}·η_в·η_п

Р_ен0 и Р_ен1 – эффективная номинальная мощность двигателя до модернизации и после модернизации, кВт;

η_в и η_п – КПД валопровода и передачи; η_в =0,98÷0,99 (упорный опорный подшипники); η_п =0,96÷0,97 (реверс-редукторная передача); η_п = 0,87÷0,9 (электропередача на двойном токе); η_п = 0,85÷0,92 (гидродинамическая передача);

ρ – плотность воды, т/м³ .

При условии, что согласование производится за счет изменения шага винта (ΔD_в /D_в равны нулю) уравнение упрощается:

где зависимости φ₁ и φ₂ определяются с помощью графиков на рис. 1,2 для открытых винтов и на рис. 3,4 для винтов в насадке;

λ_е относительная поступь гребного винта

λ_е=V·(1–ψ)/(n₀·D_в)

где V – скорость судна до модернизации в м/с,

ψ – коэффициент попутного потока

где δ – коэффициент полноты водоизмещения;

δ=V_ов/(L·B·T)

L – длина корпуса судна расчетная, м; B – ширина корпуса судна расчетная, м; T – осадка расчетная, м; х – количество гребных винтов; V_ов – объемное водоизмещение судна, м³.

Для судов, относительная скорость которых , к значению ψ рекомендуется вводить поправку на влияние волнообразования

Δψ=

где g – ускорение силы тяжести, g=9,87 м/с².

Для гребных винтов в насадке

где K_ψ – коэффициент учитывающий увеличение попутного потока в диске винта за счет свеса кормовой оконечности судна, выбираемый по графику на рис. 5.

Для судов с обычными (нетуннельными) обводами кормовой оконечности а=0,043 , K_ψ=1, “х” равняется числу винтов.

Для судов с туннельными формами кормы а= –0,05; х=1 (независимо от количества винтов).

Для винтов, установленных в туннелях, при определении ψ вместо диаметра винта D_в следует подставлять осадку судна кормой Т_к.

Рис.1. График для открытого гребного винта.

Рис. 2. График для открытого гребного винта.

Рис. 3. График для гребного винта в насадке.

Рис. 4. График для гребного винта в насадке

Рис. 5. График К_ф(Д/Т_к); h=(h₁-h₂)/D_в